利用单重态-三重态量子比特中的旁观者谷态进行快速充电噪声感知

半导体自旋量子比特是实现量子计算的有前景的平台,但其仍易受电荷噪声影响。精确的原位电荷噪声测量有望实现闭环控制并提升量子比特性能。该研究团队提出了一种利用硅材料单重态-三重态量子比特实时检测电荷噪声的方法:通过将单个电子初始化在激发谷态,该谷激发作为 spectator自由度,通过交换相互作用与高品质谐振腔耦合,从而对电荷噪声引起的电压波动保持敏感。谐振腔的色散读出可实现量子比特运行期间交换波动的连续经典测量。信噪比分析表明,在实际器件参数下,使用量子极限放大器可在亚微秒级时间内完成测量;即便不使用这种放大器,通过优化谐振腔参数也可实现亚毫秒级性能。该方法能实时监测交换相互作用的慢漂移,为维持高保真度量子操作的反馈与前馈策略开辟道路。值得注意的是,该协议在保持自旋相干性的同时,可与量子比特逻辑门操作并行执行。

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